Seminario de Solis Episodio 17: Selección de disyuntores apropiados para inversores en sistemas solares fotovoltaicos

Antecedentes
En los sistemas solares FV, la selección del disyuntor es algo que se pasa por alto fácilmente, sin embargo se debe tomar tiempo para buscar la solución correcta. Un disyuntor inadecuado provocará disparo frecuente del equipo, daños por sobrecalentamiento e incluso un incendio del sistema. En este Seminario de Solis, discutiremos cómo seleccionar disyuntor en sistemas FV.


Tipos de disyuntor
En un sistema solar FV, la elección de una serie de disyuntores depende de varios factores:
● Características eléctricas del sistema
● Ambiente
● Cargas y requisitos de la forma de instalación

1.Temperatura ambiente para el disyuntor
Referiendo a los sistemas FV, el equipo suele instalarse al aire libre (sistemas de montaje en suelo, sistemas de techo plano, etc.). Por lo general, se presume una temperatura exterior más alta que el montaje bajo techo, por lo que se puede esperar que la temperatura en la celda de distribución sea más alta. Esto también afectará el caudal y la temperatura de funcionamiento del disyuntor.
Para la selección de disyuntores en sistemas solares FV, la temperatura es la consideración más importante. De acuerdo con la norma IEC 60947-2, cualquier disyuntor tiene una ficha téecnica que detalla el valor de disminución/aumento de corriente en la temperatura ambiente. Debe seleccionar el equipo de disyuntor apropiado según la temperatura ambiente en el sitio y el tamaño de la corriente del sistema.

Tabla 1: Ejemplo de unidades de disparo de disyuntor: valores de corriente reducidos/elevados según la temperatura ambiente

2.Calentamiento Mutuo de Disyuntores
Para grandes centrales de energía solar FV con múltiples inversores, generalmente hay varios disyuntores en la celda de distribución, montado uno al lado del otro. Estos disyuntores proporcionan su corriente máxima al mismo tiempo, por lo tanto, la temperatura de los disyuntores se afectará entre sí más rápido, lo que posiblemente provocará un disparo prematuro.

Cuando instalamos varios disyuntores automáticos en paralelo, debemos considerar el factor de corrección, que se especifica en su ficha técnica.
Por ejemplo, en el caso de 6 dispositivos, el factor de corrección puede ser 0,75. Un disyuntor con una corriente nominal de 15,1 A se comporta como una corriente nominal de 0,75 x 15,1 A = 11,33 A.

Mediante este cálculo, si la corriente es insuficiente, podemos utilizar un disyuntor con una corriente nominal más alta. Otra posibilidad es aumentar la holgura entre los disyuntores. Esto permite que se disipe más calor evitando disparos innecesarios.

3.Tipo de dispositivos conectados
Si un sistema FV solar está conectado a la red, se activará por el impacto de la corriente y el voltaje de la rejilla de alimentación de carga. Cuando elegimos un disyuntor, debemos considerar los componentes de la carga en esta rejilla para elegirlo más adecuado..
Tabla 2: Disyuntores de diferente tipo, instantáneo o con retardo breve


Sistema de Ejemplo
Ejemplos de clasificaciones térmicas de disyuntores en funcionamiento en paralelo de una planta FV.

Planta FV con 6 inversores Solis-1P8K-5G.

Las especificaciones técnicas requeridas se pueden encontrar en la ficha técnica del inversor Solis-1P8K-5G:
• Corriente máxima de salida = 34.7A
• Su máxima protección por fusible = 50A
La selección del cable, así como el método de cableado, la temperatura ambiente y otras condiciones potenciales limitan la protección máxima por fusible del cable..
En nuestro ejemplo, asumimos que el cable seleccionado (6mm²) tiene un enrutamiento ideal y puede soportar una corriente nominal de 35A.
La corriente nominal máxima posible para el cable utilizado y la protección con fusible máxima posible del Solis-1P8K-5G limitan la corriente nominal máxima posible para los disyuntores.

Selección del Disyuntor Correcto
Utilizando el mismo sistema de ejemplo y asumiendo la carga sin motor ni transformador, etc., en base a la corriente calculada de 34,7 A, elegimos un disyuntor de 40A con una característica de disparo térmico B y sin espacio entre los disyuntores. Luego verificamos si nuestro valor seleccionado es apropiado al comprobar la adaptabilidad térmica del disyuntor:

El factor de carga cumple con las especificaciones de la ficha técnica.:
•Reducción a carga permanente > 1 h = 0.9
（Son posibles cargas permanentes de más de 1 hora en una planta solar FV.）
•Factor de reducción cuando 6 disyuntores se colocan directamente uno al lado del otro = 0,75
（Si se utiliza un disyuntor o la distancia entre ellos es suficiente, el coeficiente es igual a 1.）
•El aumento de la corriente nominal en la celda de distribución cuando la temperatura ambiente es 40°C = 1.0

Resultado
La corriente de carga nominal del disyuntor se calcula como:
Ibn = 40 A x 0.9 x 0.75 x 1.0 = 27A

Conclución
Dado que la capacidad máxima de transporte de corriente para un funcionamiento sin fallos es menor que la corriente de salida máxima del inversor utilizado, el disyuntor seleccionado no se puede utilizar en este ejemplo. El disyuntor se disparará durante la operación nominal.

Solución 1
Utilice un disyuntor de 50 A. Hay suficiente espacio (＞ 10 mm) para la disipación de calor entre los disyuntores y la capacidad máxima de transporte de corriente es de 40,5 A
(Ibn = 50A x 0.9x0.9 = 40.5A), El disyuntor no se disparará durante la operación nominal.

Solución 2
Utilice un disyuntor de 63A. La capacidad máxima de carga de corriente es 42,5 A
(Ibn = 63A x 0.75x 0.9x 1 = 42.5A), El disyuntor no se disparará durante la operación nominal.